في الآونة الأخيرة، جذبت تقنية مصدر الضوء SSMB-EUV التي اقترحتها جامعة تسينغهوا اهتمامًا عامًا كبيرًا. أحد الادعاءات هو أن الصين قادرة على بناء مسرعات لتوليد مصادر الضوء بالأشعة فوق البنفسجية، ويمكن استخدام ترددات مختلفة لمصادر الضوء في عمليات الرقائق المختلفة مثل 28 نانومتر، و14 نانومتر، و7 نانومتر، و5 نانومتر. بدلاً من الاعتماد على آلات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية الخاصة بشركة ASML، تتمثل الفكرة في استخدام "مصانع مصدر الضوء" لكسر الحصار الأمريكي بتفكير مبتكر غير متوقع. هذا المفهوم "سهل الفهم"، ويبدو أن هناك أمل في آلات الطباعة الحجرية المحلية المتقدمة.

إن اهتمام الجمهور بمصدر الضوء الإشعاعي المتزامن المعقد، SSMB-EUV، مدفوع بشكل أساسي بالرغبة في كسر الحصار التكنولوجي الأمريكي وتصنيع أبحاث تسينغهوا، وبالتالي المساعدة في إنتاج رقائق محلية عالية الأداء.

تركز هذه المقالة على منظور الهندسة الصناعية لتقديم بعض التفاصيل الفنية ذات الصلة بتصنيع الرقائق والطباعة الحجرية. كما يشرح المبادئ العلمية وراء SSMB، وEUV، وإشعاع التزامن. بعد فهم التفاصيل التقنية الهندسية الكافية والمبادئ العلمية، يمكننا تقييم المفاهيم المثيرة للاهتمام مثل "مصنع مصدر الضوء" بشكل صحيح.

النقاط الرئيسية في هذا المقال:

1. تتمتع آلات الطباعة الحجرية SSMB-EUV بخلفية تكنولوجية. لقد قامت الصين بالفعل باستثمارات فعلية في مجال البحث والتطوير، وهو بالفعل اتجاه تطوير لآلات الطباعة الحجرية المستقبلية.

2. تحليل عملية تصنيع الرقائق باستخدام آلات الطباعة الحجرية DUV و EUV، فإن متطلبات أداء آلة الطباعة الحجرية في الإنتاج الصناعي تتجاوز خيال الناس العاديين.

3. ما هي الصعوبات التقنية التي تحتاج آلات الطباعة الحجرية SSMB-EUV للتغلب عليها؟ لا ينبغي لنا أن نفترض أن العثور على اتجاه جيد سيجعل اختراق تكنولوجيا آلة الطباعة الحجرية أمرًا سهلاً.

I. المعرفة حول صناعة تصنيع الرقائق 

لصنع نوع معين من الترانزستور، نقوم بإدخال السيليكون رباعي التكافؤ المشوب بكمية صغيرة من البورون ثلاثي التكافؤ والفوسفور الخماسي التكافؤ لإنشاء وصلة PN، ثم نضيف أكسيد فلز كبوابة تحكم. من خلال ترتيب عدد كبير من الترانزستورات بشكل كثيف على رقاقة وتوصيلها وفقًا لتصميم معين، يمكننا إنشاء شريحة. الخطوة الأكثر أهمية في تصنيع الرقائق هي معالجة الرقائق، والتي تتم في مصنع FAB. على رقاقة السيليكون عالية النقاء، يتم إنتاج رقائق عارية (قوالب) متطابقة واحدة تلو الأخرى. قبل ذلك، يجب تصنيع رقاقة السيليكون، وبعد ذلك، يتم قطع القوالب وتعبئتها واختبارها وتجميعها باستخدام دبابيس. صعوبة هذه العمليات منخفضة نسبيا.

أولاً وقبل كل شيء، من المهم أن نفهم أن إنتاج الرقائق في التطبيقات الصناعية ضخم من حيث الحجم للحفاظ على انخفاض التكاليف. على سبيل المثال، تحتوي شريحة الهاتف الذكي الشهيرة الحديثة على كمية تقدر بـ 10 ملايين وحدة. ونظراً لزيادة الطلب، ارتفعت هذه الكمية إلى 15-17 مليون وحدة، ثم زادت إلى 20 مليون وحدة.

كيف يمكن تصنيع عشرات الملايين من الرقائق في فترة زمنية قصيرة نسبيا؟ ويكمن المفتاح في القدرة على إنتاج عدد كبير من القوالب المتطابقة على رقاقة واحدة. إذا أخذنا رقاقة بقياس 12 بوصة (بالإشارة إلى البوصات، هناك أيضًا 8 بوصات و6 بوصات) كمثال، يبلغ قطرها حوالي 300 ملم، وتبلغ مساحتها 70,659 ملم مربع. يمكن للرقائق المتقدمة أن تحقق كثافة ترانزستور مذهلة تصل إلى 100 مليون ترانزستور في المليمتر المربع. تحتوي شريحة واحدة على مليارات الترانزستورات وتؤدي وظائف معقدة مثل النطاق الأساسي 5G وSOC المحمول. بافتراض أن مساحة القالب تبلغ 140 ملليمترًا مربعًا، يمكن للرقاقة أن تستوعب حوالي 500 قالب.

يعد مفهوم "العائد" أمرًا بالغ الأهمية في تصنيع الرقائق. ببساطة، إذا تبين أن 500 قالب من بين هذه القوالب الـ 400 صالحة للعمل ومؤهلة بعد المعالجة في مصنع FAB، فإن العائد سيكون 80%. على الرغم من أن إنتاجية تصنيع الرقائق المتقدمة لا تكون عالية جدًا في بعض الأحيان، إلا أنها ليست منخفضة جدًا أيضًا، لأن ذلك من شأنه أن يجعلها غير عملية تجاريًا. بافتراض تقدير متحفظ بنسبة 50%، يجب أن تحتوي الرقاقة على أكثر من 200 قالب وظيفي.

يتم قياس الطاقة الإنتاجية لمصنع بنك أبوظبي الأول بشكل عام من خلال عدد آلاف الرقائق التي يمكنه معالجتها شهريًا، والتي تتراوح من 10,000 إلى 100,000 رقاقة. إذا كانت السعة 10,000 رقاقة شهريًا، مع 200 قالب وظيفي لكل رقاقة، فهذا يعني أنه سيتم إنتاج 2 مليون شريحة في الشهر، مما يؤدي إلى أكثر من 20 مليون شريحة في السنة.

يتبع...